JP5301493B2 - 携帯コンピューティング装置のユーザインタフェースに基づくエネルギー採取 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は携帯電子装置の分野に関する。特に、本発明の実施形態は、手動で動作させるときに電力を発生させることが可能である携帯電子装置に関する。

最新の携帯コンピューティング装置は、電子メール、インターネットサーフィン、マルチメディアコンテンツのダウンロード及び再生、並びにゲーム等の広範な能力を有する。そのようなアプリケーションは、典型的には、より進化したロジック装置を必要とする。従って、そのようなアプリケーションは、典型的には、より大きい消費電力をもたらし、より価格が高くする。

携帯コンピューティング装置のための再充電可能電池の寿命及び性能を向上させるために、多くの研究努力及び開発が行われてきている。しかしながら、周囲のエネルギーを採取し、携帯コンピューティング装置の電池を充電するように採取されたエネルギーを導くことには、努力はあまり払われてきていない。携帯電子装置のための電池の再充電を提供する市場には既知のツールが存在する。例えば、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することにより電子装置の電池を再充電することが可能である装置が存在する。また、電子装置を充電するための電気エネルギーを生成して貯蔵する、いわばヨーヨーのような機構をユーザが繰り返して活性化する必要がある装置が存在する。前記装置は、典型的には、携帯コンピューティング装置を付けるには都合がよくない。そのような充電装置を使用することは限定される可能性がある。例えば、太陽エネルギーの十分な強度は、常に利用可能であるとは限らない。

本発明の実施形態は、例示として示されるものであり、添付図により限定されるものではなく、同じ参照番号は同じ要素を示している。

本発明の実施形態は、周囲のエネルギー採取能力を有する携帯コンピューティング装置に関する。

本発明の実施形態は、ユーザにより手動で動作されるときに、装置の制御器に適用される、ユーザの手の一部の運動を電気エネルギーに変換する。そのエネルギーは、装置に電力供給するように及び装置の電池を充電するように用いられることが可能である。本発明の実施形態は、ハウジング内に備えられた電力貯蔵装置と、複数のユーザインタラクティブインタフェースを表示するハウジングに取り付けられたディスプレイスクリーンと、動作されるときに電力貯蔵装置を充電するようにハウジング内のエネルギー変換器に結合されユーザインタラクティブインタフェースと対話可能な手動動作可能入力制御器と、を有する。

本発明の実施形態に従ったホイール型制御器を有する携帯コンピューティング装置の斜視図である。 本発明の実施形態に従った携帯コンピューティング装置のエネルギー変換器の斜視図である。 本発明の実施形態に従った、ユーザの親指により動作されるホイール型制御器を有する携帯コンピューティング装置の斜視図である。 本発明の他の実施形態に従った携帯コンピューティング装置の平面図である。 本発明の実施形態に従った、携帯コンピューティング装置のエネルギー変換器に結合されたベルトの側面図である。 複数のスクロールホイールに接続され、ユーザの手のひらに保持されたベルトを有する携帯コンピューティング装置の実施形態の斜視図である。 本発明の他の実施形態に従った、入力制御器を有する携帯コンピューティング装置の斜視図である。 本発明の実施形態に従ったエネルギー変換器に結合された入力制御器の側面図である。 本発明の実施形態に従った携帯コンピューティング装置の圧電発電装置の側面図である。

図１は、本発明の実施形態に従ったホイール型コントローラを有する携帯コンピューティング装置の斜視図である。携帯コンピューティング装置１００は、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯インターネット装置（ＭＩＤ）、携帯電話、スマートフォン及び可搬型ゲーム装置等の、何れかの電池により電力供給される携帯電子装置である。携帯コンピューティング装置１００は、ハウジング１２０、ディスプレイ１１０、キーボード１３０、入力制御器１４０、エネルギー変換器（図示せず）及び電力貯蔵装置等を有する。ハウジング１２０は、電力貯蔵装置、ディスプレイスクリーン１１０、キーボード１３０及び入力制御器等の電子部品がアセンブルされ、電子的に接続され、一緒に固定され、外部の力から物理的に保護される筐体を提供する。電力貯蔵装置は、何れかの種類の既知の充電可能電池であることが可能である。

ディスプレイ１１０は、コンピューティングソフトウェアの視覚的コンテンツ又はグラフィカルコンテンツを描出することが可能である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は何れかの他のディスプレイ装置であることが可能である。ディスプレイスクリーン１１０はまた、人間の指（１つの又は複数の）又は手、若しくはスタイラスペン等の受動型オブジェクトの接触を検出することが可能であるタッチスクリーンであることが可能である。ユーザインタラクティブインタフェースは、グラフィカルユーザインタフェースアイコン、又はメニューバー、スクローリングバー、ポインタ及びカーソル等の何れかの視覚的ウィジェットを有することが可能である。ユーザは、例えば、電子メールアプリケーション及びワードプロセッサアプリケーションのためのディスプレイスクリーン１１０上にテキストをタイプするようにキーボード１３０を介して入力することにより、ユーザインタラクティブインタフェースと対話することが可能である。ユーザは、制御器１４０を介してディスプレイスクリーン１１０上の異なる位置にポインタ又はカーソルを位置付けるようにディスプレイスクリーン１１０上に現れているポインタ又はカーソルをナビゲートすることによりユーザインタラクティブインタフェースと対話することも可能である。ユーザは、例えば、制御器１４０を用いてウェブページをブラウズしている間に、表示コンテンツのページをスクロールすることも可能である。ゲームアプリケーションにおいては、ユーザは、グラフィカルゲーム環境で１つ又はそれ以上の視覚的オブジェクトの動きをナビゲートすることが可能である。

携帯コンピューティング装置１００は、入力ツールのような入力制御器１４０を有する。入力制御器１４０は、ディスプレイスクリーン１１０上に投影されるユーザインタラクティブインタフェースと対話可能な手動で動作可能な制御器である。入力制御器１４０は、ウェブブラウジングアプリケーションのボリューム又はポインタを制御するように通常工夫された制御器であることが可能である。入力制御器１４０は、電力貯蔵装置を充電するようにハウジング１２０内に備えられたエネルギー変換器に結合される。図１の右側部分は、本発明の実施形態に従った入力制御器１４０の透視斜視図である。実施形態においては、入力制御器１４０は、ハウジング１２０内に一部が組み込まれた軸回転可能スクロールホイール１４０である。ホイール１４０の第１部分はハウジング１２０に囲まれている一方、ホイール１４０の残りの部分は、その残りの部分が、ユーザがホイール１４０を手動で動作されて利用し易いようにハウジング１２０から突出している。スクロールホイール１４０は、ホイールの位置がスライドされるときに、スクロールホイール１４０が軸回転するようにハウジング１２０に取り付けられたピボット１７０を有する。ホイール１４０の溝付き部分は、動作されるときにホイール１４０とユーザの指との間の接触摩擦をもたらすように複数の歯１８０を有する。

実施形態においては、エネルギー変換器は電磁発電器である。図２は、実施形態に従った携帯コンピューティング装置１００のエネルギー変換器の斜視図である。エネルギー変換器は、電磁界内に備えられた導体２００を有する。導体２００は、ホイール１４０の周囲の複数のコール状導電性ワイヤであることが可能である。導電性ワイヤは、ホイール１４０の内側に又はホイール１４０の表面上に備えられることが可能である。電磁界は、ホイール１４０の端部及びハウジング内１２０の両方に備えられた少なくとも一対の静止永久磁石１５０、１６０により与えられる。ホイール１４０に隣接する磁石１５０、１６０の各々の端部は、電磁界を生成するように互いに対して反対の磁極を有する。スクロールホイールが手動で動作されるとき、ホイール１４０の機械的回転は電磁界内の導体を移動させて、電気が生成される。ホイール１４０の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されるときに生成される。その生成された電気は、充電又は貯蔵のために携帯コンピューティング装置１００の電池に導かれることが可能である。

入力制御器１４０は、携帯コンピューティング装置１００がユーザの手のひらに保持されている又は置かれている間に、ユーザの指、例えば、ユーザの親指で動作されることが可能である。入力制御器１４０は、ユーザの手のひらの一部を用いることにより動作されることも可能である。図３は、本発明の実施形態に従って、ユーザの親指で動作されるホイール型制御器を有する携帯コンピューティング装置の斜視図である。携帯コンピューティング装置１００はユーザの手のひら３００上に位置している。制御器１４０はユーザの親指３１０で押圧される。ユーザは、制御器１４０をスクロールすることにより制御器１４０を手動で動作させる。本発明の実施形態は、制御器１４０がエネルギー変換器に結合されることを提供する。手動で動作されるときに、制御器１４０の回転運動は電気エネルギーに変換される。

図４は、本発明の他の実施形態に従った携帯コンピューティング装置の平面図である。携帯コンピューティング装置１００は、ハウジング１２０内に備えられた複数のスクロールホイール１４０を有する。スクロールホイール１４０は、携帯コンピューティング装置１００の端部に備えられることが可能である。ベルト４００が携帯コンピューティング装置１００の端部に沿って備えられ、複数のスクロールホイール１４０に結合されている。ベルト４００が側面に沿って備えられているとき、ベルト４００はまた、スクロールホイール１４０を回転させる。ベルト４００は、ゴム等の何れかの耐久性のある材料から成ることが可能である。図５は、実施形態に従ったエネルギー変換器に結合されたベルトの側面図である。複数のスクロールホイール１４０の各々は、スクロールホイール１４０の表面の周囲のコイル状に且つスクロールホイール１４０内に備えられた導体２００を有する。複数のスクロールホイール１４０の各々は、静止永久磁石２１０、２２０の対の間に備えられる。静止永久磁石２１０、２２０の各々の磁石は、電磁界を生成するようにスクロールホイール１４０に隣接する反対の磁極を有する。各々のスクロールホイール１４０は、ベルト４００と結合させるための複数の歯１８０も有する。ベルト４００は、ベルト４００が側面に沿って（例えば、矢印５１０で示される方向に）移動されるときに、スクロールホイール１４０が軸回転されるように、スクロールホイール１４０の歯１８０と噛み合うように適合された複数の歯５００を有する。スクロールホイール１４０の回転も、スクロールホイール１４０の周囲のコイル状導体２００を回転させる。磁石２１０、２２０により生成される電磁界における導体の運動は電気を生成する。図６は、複数のスクロールホイールに接続されたベルトを有し、ユーザの手のひら３００内に保持されている携帯コンピューティング装置１００の実施形態の斜視図である。スクロールホイール１４０は、ベルト４００に対してユーザの手のひら３００の一部をスライドさせることにより回転され、電気が生成されることが可能である。ユーザはまた、手のより大きい部分、例えば、スライドベルト４００に対して両手を用いることが可能である。スライドベルト４００に対して両手を用いることにより、ユーザは実質的に、携帯コンピューティング装置１００のエネルギー変換器に対してより大きい運動エネルギーを適用し、それ故、より多くの電気を生成することができる。

エネルギー変換器により生成されることが可能なエネルギー量はユーザにより実行される仕事量の関数である。ユーザにより実行される仕事量は、スクロールホイール１４０の回転速度及びスクロールホイール１４０の剛性の関数である。スクロールホイール１４０は、回転毎により大きいエネルギー量を生成するようにユーザが回転させるように、より高い抵抗レベルを与えるようにデザインされることが可能である。逆に、スクロールホイール１４０は、回転毎により小さいエネルギー量を生成するように、より硬さが小さいようにデザインされることも可能である。従って、スクロールホイール１４０は、異なるシナリオ又はコンピューティングソフトウェアについて適応された適切な硬度を有するようにデザインされることが可能である。例えば、インターネットブラウザのアプリケーションにおいては、スクロールホイール１４０は、ユーザがスクロールホイール１４０を容易に回転させることが可能であるように、あまり硬くないようにすることが可能である。同様に、ディスプレイスクリーン１１０上に現れる視覚的オブジェクトの反応性の且つ迅速なナビゲーションが必要なゲームアプリケーションにおいては、スクロールホイール１４０はあまり硬くないようにすることが可能である。低レベルにある携帯コンピューティング装置１００の電池の電力貯蔵が緊急充電を必要とするとき、スクロールホイール１４０は、スクロールホイール１４０の回転当たりにより高いレベルのエネルギーが生成されることが可能であるように、より硬くすることが可能である。実施形態においては、ソフトウェアアプリケーションの種類に依存して、携帯コンピューティング装置１００が動作する。他の実施形態においては、スクロールホイール１４０の硬度は、例えば、機械的ボタンとして手動で設定されることが可能である。種々の方法において、スクロールホイール１４０の硬度を制御されることが知られている。例えば、スクロールホイール１４０の周囲のコイル状の活性ワイヤの数が、スクロールホイール１４０の最適な硬度に達するように制御されることが可能である。

入力制御器１４０は、種々の実施形態において異なる構成をとることが可能である。実施形態においては、入力制御器１４０は、スクロールホイールに結合されたスライドプレートである。図７は、他の実施形態に従った入力制御器を有する携帯コンピューティング装置の斜視図である。実施形態に従った入力制御器１４０は、携帯コンピューティング装置１００の表面上に備えられたスライドプレート７００である。１つ又はそれ以上のスライドプレート７００は、ディスプレイスクリーンに隣接して、若しくはユーザの手又は指で都合よく利用し易い何れかの他の位置に備えられることが可能である。スライドプレート７１０は、双方向に移動可能であるように、プレートガイド７１０内に備えられている（図７に矢印７２０で示されている）。

スライドプレート７００は、スライドプレートの運動を電気に変換するエネルギー変換器に結合されている。図８は、本発明の実施形態に従ったエネルギー変換器に結合された入力制御器の側面図である。スライドプレート７００は、スライドプレート７００の側面の下に位置するスクロールホイール１４０に結合されている。スライドプレート７００は、スクロールホイール１４０の複数の歯１８０と噛み合わせるように適合された複数の歯８１０を有する。スクロールホイール１４０は、スクロールホイール１４０上に備えられた導体２００を有する。導体２００は、実施形態においては、スクロールホイール１４０の周囲に複数のコイル状の導電性ワイヤを有する。スクロールホイール１４０は、静止永久磁石２１０、２２０の対の間に備えられている。ユーザの指３１０が新しい位置７００′の方向８２０にプレート７００をスライドしているとき、スクロールホイール１４０も回転される。スクロールホイールの回転は、導体２００が電磁界内に備えられるようにして、電気を生成する。

携帯コンピューティング装置１００についてのエネルギー発生の他の実施形態は、電磁発電器以外に、圧電発電装置技術を用いることを含む。実施形態においては、圧電に基づくエネルギー変換は、図３、４及び７に示す電磁発電装置に基づくスクロールホイール１４０と置き換えられることが可能である。図９は、実施形態に従った携帯コンピューティング装置の圧電発電装置の側面図である。携帯コンピューティング装置１００は、複数の突出部材９２０を有するスクロールホイール１４０を有する。スクロールホイール１４０は発電器フレーム９００に結合されている。発電器フレーム９００は、機械的応力が適用されるときに電気を発生することが可能である従来の何れかの圧電材料から成ることが可能である。実施形態においては、圧電部材９１０はＭＥＭＳカンチレバーから成ることが可能である。圧電部材９１０は、スクロールホイール１４０が回転されるときに突出部材９２０が圧電部材に対して掃引され、圧電部材９１０を振動させる。圧電部材９１０が振動されるとき、電気が発生する。

本発明の実施形態は、ユーザに運動エネルギーを採取することを可能にする携帯コンピューティング装置を提供する。発生した電気は、電池を再充電し、装置の電池寿命を長くするように用いられることが可能である。実施形態は、入力制御器及びエネルギー変換器の異なる構成及び形態も提供することができる。

上記のように、参照番号が、本発明の特定の実施形態に付けられている。しかしながら、本発明の広範な範囲及び主旨から逸脱することなく、種々の修正及び変更がなされることが可能であることは明らかである。上記の詳細説明及び添付図は、それ故、制限的なものではなく、例示としてのものであるとみなされる。

１００ 携帯コンピューティング装置
１１０ ディスプレイ
１２０ ハウジング
１３０ キーボード
１４０ 入力制御器（スクロールホイール）
１５０ 静止永久磁石
１６０ 静止永久磁石
１７０ ピボット
１８０ 歯
２００ 導体
２１０ 静止永久磁石
２２０ 静止永久磁石
３００ ユーザの手のひら
３１０ ユーザの親指
４００ ベルト
５００ 歯
７００ スライドプレート
８１０ 歯
９００ 発電器フレーム
９１０ 圧電部材
９２０ 突出部材

Claims (18)

1. 携帯コンピューティング装置であって、
   該携帯コンピューティング装置に電力供給するようにハウジング内に配置された電力貯蔵装置；
   複数のユーザインタラクティブインタフェースを表示するように前記ハウジングに取り付けられたディスプレイスクリーン；及び
   動作されるときに前記電力貯蔵装置を充電するように前記ハウジング内のエネルギー変換器に結合され、前記ユーザインタラクティブインタフェースと対話可能な手動動作可能入力制御器；
   を有し、
   前記手動動作可能入力制御器は、当該携帯コンピューティング装置の端部に沿って配置されたベルトを有し、該ベルトは、複数の歯を有する内側を有し、
   前記エネルギー変換器は、前記ハウジング内に配置された、軸方向に回転可能な複数のホイールを有し、前記複数のホイールの各ホイールは、当該携帯コンピューティング装置の複数のコーナーのうちの一つに配置され、前記ベルトの複数の歯と噛み合わされる複数の歯を含み、前記複数のホイールの各ホイールは、前記ベルトが側面方向に配置されると、回転され、前記複数のホイールの各ホイールの動作により電気が生じ、
   前記エネルギー変換器は、前記制御器が作動した際に生じた運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、前記電気エネルギーは、前記電力貯蔵装置に導かれ、前記運動エネルギーは、前記複数のホイールの各ホイールが駆動する動作の際の、前記ベルトの動きを含むことを特徴とする携帯コンピューティング装置。
2. 請求項１に記載の携帯コンピューティング装置であって、前記複数のホイールの各々の硬度は前記ユーザインタラクティブインタフェースに対して適応可能である、携帯コンピューティング装置。
3. 請求項１に記載の携帯コンピューティング装置であって、前記複数のホイールの各々の硬度は、前記電力貯蔵装置の充電が低レベルのとき、上昇するように適応可能である、携帯コンピューティング装置。
4. 請求項１に記載の携帯コンピューティング装置であって、前記エネルギー変換器は、前記ホイールのうちの各ホイール用の少なくとも一組の静止磁石を有し、
   前記複数のホイールの各ホイール用の導体が、前記ホイール用の前記静止磁石の反対極性によって提供される電磁界内に配置される、携帯コンピューティング装置。
5. 請求項４に記載の携帯コンピューティング装置であって、前記複数のホイールの各ホイールは、前記ホイールの周囲に巻き回された複数の導電性ワイヤを有する、携帯コンピューティング装置。
6. 請求項１に記載の携帯コンピューティング装置であって、前記エネルギー変換器は、前記複数のホイールの各ホイール用の、複数の圧電部材を有し、
   前記ホイール用の前記複数の圧電部材は、前記ホイールが軸回転されるときに、前記ホイールに固定的に接続された複数の突出部材により振動するように構成される、携帯コンピューティング装置。
7. 請求項６に記載の携帯コンピューティング装置であって、前記複数のホイールの各ホイール用の前記圧電部材は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）型カンチレバーを有する、携帯コンピューティング装置。
8. 請求項１に記載の携帯コンピューティング装置であって、前記ユーザインタラクティブインタフェースの各々は、前記手動動作可能入力制御器により制御可能であるグラフィカルユーザインタフェースのグラフィカルオブジェクトを有する、携帯コンピューティング装置。
9. 携帯装置内のエネルギー採取システムであって：
   前記携帯装置のハウジング内に配置された再充電可能電池；
   前記携帯装置と対話するようにユーザの運動を用いる少なくとも１つの手動導入可能インタフェース制御器であって、複数の軸回転可能なホイールを有し、前記複数のホイールの各ホイールは、前記携帯装置の複数のコーナーの一つに配置され、複数の歯を有し、前記手動導入可能インタフェース制御器は、前記携帯装置の端部に沿って配置されたベルトを含み、前記ベルトは、前記複数のホイールの各ホイールの歯と噛み合わされる複数の歯を有する内側を有し、前記ベルトの側面の動きによって、前記複数のホイールが回転駆動される、手動導入可能インタフェース制御器；及び
   前記運動を前記電池に貯蔵される電気エネルギーに変換することが可能である前記手動導入可能インタフェース制御器に結合されたエネルギー変換器；
   を有し、
   前記エネルギー変換器は、前記複数のホイールの運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、前記再充電可能電池を充電することを特徴とするエネルギー採取システム。
10. 請求項９に記載のエネルギー採取システムであって、前記エネルギー変換器は、前記複数のホイールの各ホイールに配置された複数の導電性ワイヤを有し、少なくとも第１静止磁石と第２静止磁石との間に備えられ、各々の磁石は、それぞれのホイールに直接隣接する第１端部を有し、前記第１静止磁石の前記第１端部は、前記第２静止磁石の前記第１端部に対して反対の磁極を有する、エネルギー採取システム。
11. 請求項１０に記載のエネルギー採取システムであって、前記エネルギー変換器は、前記ホイールが軸回転されるときに、前記複数のホイールの各ホイールから伸びている複数の突出部材により振動するように構成された、複数の圧電部材を有する、エネルギー採取システム。
12. 請求項１１に記載のエネルギー採取システムであって、前記複数のホイールの各ホイール用の前記圧電部材は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）型カンチレバーを有する、エネルギー採取システム。
13. 請求項９に記載のエネルギー採取システムであって、前記複数のホイールの各ホイールの硬度は、回転されるときに、前記携帯装置により実行されるアプリケーションの複数のユーザインタラクティブインタフェースに対して適応可能である、エネルギー採取システム。
14. 請求項９に記載のエネルギー採取システムであって、
    前記複数のホイールの各ホイールの硬度は、前記再充電可能電池の充電が低レベルのとき、上昇するように適応可能である、エネルギー採取システム。
15. 携帯装置内のエネルギー採取システムであって：
    前記携帯装置のハウジング内に配置された再充電可能電池；
    前記携帯装置により実行されるアプリケーションの複数のユーザインタラクティブインタフェースを表示するように前記ハウジングに取り付けられたディスプレイスクリーン；
    前記ハウジングに結合された複数の軸回転可能ホイールであって、前記複数のホイールの各ホイールは、前記ハウジングの複数のコーナーの一つに配置され、前記インタフェースと対話するようにユーザの手動の動きにより手動で回転可能であり、前記複数のホイールの各ホイールは、複数の歯を有する、軸回転可能ホイール；
    前記携帯装置の端部に沿って配置されたベルトであって、前記複数のホイールの各ホイールの歯と噛み合わされ、前記ベルトが側面に配置された際に、前記複数のホイールの回転を駆動する、複数の歯を有する内側を有するベルト；及び
    前記ホイールの回転の際の運動を、前記再充電可能電池に充電される及び貯蔵される電気エネルギーに変換するように、前記複数のホイールの各ホイールに位置合わせされたエネルギー変換器；
    を有するエネルギー採取システム。
16. 請求項１５に記載のエネルギー採取システムであって、前記エネルギー変換器は、前記複数のホイールの各ホイールの周囲に巻回された導電性ワイヤを有し、各ホイールは、それぞれの第１静止磁石とそれぞれの第２静止磁石との間に備えられ、各ホイール用の前記第１静止磁石の第１端部は、前記ホイールに対して直接隣接し、反対の磁極を有する、エネルギー採取システム。
17. 請求項１５に記載のエネルギー採取システムであって、前記エネルギー変換器は、前記ホイールが軸回転されるときに、前記複数のホイールの各ホイールから突出している複数の突出部により振動するように構成された、複数の圧電カンチレバーを有する、エネルギー採取システム。
18. 請求項１５に記載のエネルギー採取システムであって、前記複数のホイールの各ホイールの硬さは、前記再充電可能電池の充電が低いレベルにあるとき、上昇するように適応可能である、エネルギー採取システム。

Images